数据库系统概论第七章数据库恢复技术.ppt
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1、第七章第七章数据库恢复技术数据库恢复技术事务事务4事务定义事务定义事务是用户定义的一个数据库操作序列构成,事务是用户定义的一个数据库操作序列构成,这些操作要么全做,要么全不做,是一个不这些操作要么全做,要么全不做,是一个不可分割的工作单位。可分割的工作单位。事务与应用程序是两个概念,一般来说,一事务与应用程序是两个概念,一般来说,一个应用程序可以包含多个事务。个应用程序可以包含多个事务。事务的开始与结束可以由用户显式控制。如事务的开始与结束可以由用户显式控制。如果用户没有显式定义事务,则由果用户没有显式定义事务,则由DBMS按缺按缺省规定自动划分事务。省规定自动划分事务。SQL中事务的定义中事
2、务的定义4事务以事务以Begin transaction开始,以开始,以Commit work或或 Rollback work结束。结束。4Commit work表示提交,事务正常结束。表示提交,事务正常结束。4Rollback work表示事务非正常结束,撤表示事务非正常结束,撤消事务已做的操作,回滚到事务开始时消事务已做的操作,回滚到事务开始时状态。状态。事务的例子事务的例子BEGIN TRANSACTIONREAD 甲账户余额甲账户余额;甲账户余额甲账户余额=1000;IF 甲账户余额甲账户余额 0 THEN;ROLLBACK WORK;ELSEWRITE 甲账户余额甲账户余额;READ
3、 乙账户余额乙账户余额;乙账户余额乙账户余额=1000;WRITE 甲账户余额甲账户余额;COMMIT WORK;事务的特性(事务的特性(ACID)4原子性原子性(Atomicity)事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包括的事务是数据库的逻辑工作单位,事务中包括的诸操作要么全做,要么全不做。诸操作要么全做,要么全不做。4一致性一致性(Consistency)事务执行的结果应当使数据库从一个一致性状事务执行的结果应当使数据库从一个一致性状态转变为另一个一致性状态。态转变为另一个一致性状态。事务的特性(事务的特性(ACID)4隔离性隔离性(Isolation)一个事务的执行不能被其它事务干扰。即一
4、个事务的执行不能被其它事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对其它一个事务内部的操作及使用的数据对其它并发事务是隔离的,并发执行的各个事务并发事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能相互干扰。之间不能相互干扰。事务的特性(事务的特性(ACID)4持久性持久性(Durability)一个事务一旦提交之后,它对数据库的一个事务一旦提交之后,它对数据库的影响必须是永久的。事务提交后,系统影响必须是永久的。事务提交后,系统发生故障不能改变事务的持久性。发生故障不能改变事务的持久性。数据库恢复概述数据库恢复概述4虽然数据库系统中采用了各种措施来保虽然数据库系统中采用了各种措施来保证系统安全性和完整性
5、,但计算机系统证系统安全性和完整性,但计算机系统的故障是不可避免的,这些故障轻则造的故障是不可避免的,这些故障轻则造成运行事务的非正常中断,影响数据库成运行事务的非正常中断,影响数据库中数据的正确性,重则破坏数据库,使中数据的正确性,重则破坏数据库,使数据库中的全部或部分数据丢失,因此数据库中的全部或部分数据丢失,因此数据库管理系统必须具有把数据库从错数据库管理系统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知正确状态的功能,误状态恢复到某一已知正确状态的功能,这就是数据库的恢复。数据库恢复是通这就是数据库的恢复。数据库恢复是通过数据库管理系统的恢复子系统完成的。过数据库管理系统的恢复子系统完成的。
6、数据库恢复概述数据库恢复概述4数据库恢复子系统的目的包括:数据库恢复子系统的目的包括:保证事务的原子性,即确保一个事务被交付保证事务的原子性,即确保一个事务被交付运行后,要么该事务中的所有数据库操作都运行后,要么该事务中的所有数据库操作都被成功地完成,而且这些操作的结果被永久被成功地完成,而且这些操作的结果被永久地存储到数据库中,要么这个事务对数据库地存储到数据库中,要么这个事务对数据库没有任何影响。没有任何影响。当系统发生故障以后,数据库能够恢复到正当系统发生故障以后,数据库能够恢复到正确状态。确状态。故障的种类故障的种类4事务内部的故障事务内部的故障事务内部的故障包括可预期的和不可预期的。
7、事务内部的故障包括可预期的和不可预期的。可预期的是指可以通过事务程序本身发现和可预期的是指可以通过事务程序本身发现和处理的故障。而不可预期的错误是指那些不处理的故障。而不可预期的错误是指那些不能由应用程序处理的事务故障,如死锁,运能由应用程序处理的事务故障,如死锁,运算溢出,违反完整性规则等。算溢出,违反完整性规则等。故障的种类故障的种类4系统故障系统故障系统故障是指造成系统停止运行的任何事情,系统故障是指造成系统停止运行的任何事情,使得系统要重新启动。如硬件错误,操作系使得系统要重新启动。如硬件错误,操作系统故障,停电等。这类故障影响正在运行的统故障,停电等。这类故障影响正在运行的所有事务,
8、所有事务都非正常终止,但不会所有事务,所有事务都非正常终止,但不会破坏数据库。恢复子系统必须清除所有未完破坏数据库。恢复子系统必须清除所有未完成的事务对数据库的修改,同时重做所有已成的事务对数据库的修改,同时重做所有已完成的事务,保证数据库的一致性。完成的事务,保证数据库的一致性。故障的种类故障的种类4介质故障介质故障介质故障指外存故障,如磁盘损坏,瞬时强介质故障指外存故障,如磁盘损坏,瞬时强磁场干扰等。这类故障将破坏全部或部分数磁场干扰等。这类故障将破坏全部或部分数据库,并影响正在存取这部分数据的所有事据库,并影响正在存取这部分数据的所有事务。务。4计算机病毒计算机病毒计算机病毒是一种人为的
9、破坏或故障,已成计算机病毒是一种人为的破坏或故障,已成为数据库系统的主要威胁之一。为数据库系统的主要威胁之一。恢复的实现技术恢复的实现技术4数据库恢复的原理数据库恢复的原理数据库恢复的基本原理为冗余。如果数据库数据库恢复的基本原理为冗余。如果数据库中任何一部分数据被破坏或处于不正确的状中任何一部分数据被破坏或处于不正确的状态,则可以通过存储在系统别处的冗余数据态,则可以通过存储在系统别处的冗余数据来重建。来重建。4数据库恢复的关键问题数据库恢复的关键问题如何建立冗余如何建立冗余如何利用冗余实施数据库恢复如何利用冗余实施数据库恢复恢复的实现技术恢复的实现技术4建立冗余的常用方法建立冗余的常用方法
10、数据转储数据转储数据转储是数据库恢复中采用的基本技术。所谓数据转储是数据库恢复中采用的基本技术。所谓转储即转储即DBA定期地将整个数据库复制到磁带或其定期地将整个数据库复制到磁带或其它存储设备上保存起来的过程。这些备用的数据它存储设备上保存起来的过程。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。文本称为后备副本或后援副本。当数据库发生故障时,可以将后备副本重新装入,当数据库发生故障时,可以将后备副本重新装入,并重新运行自转储以后的所有更新事务。并重新运行自转储以后的所有更新事务。恢复的实现技术恢复的实现技术T0T0T1T1T3T3正常运行恢复重装后备副本重新运行事务恢复的实现技术恢复的实现技术4
11、转储可以分为:转储可以分为:静态转储静态转储静态转储是在系统中无事务运行时进行的转储操静态转储是在系统中无事务运行时进行的转储操作。即转储开始时数据库处于一致状态,转储过作。即转储开始时数据库处于一致状态,转储过程中,不允许对数据库的任何存取、更新活动。程中,不允许对数据库的任何存取、更新活动。由于转储必须等待正在运行的事务结束才能开始,由于转储必须等待正在运行的事务结束才能开始,而新的事务必须等待转储结束才能执行,降低了而新的事务必须等待转储结束才能执行,降低了数据库的可用性。数据库的可用性。恢复的实现技术恢复的实现技术动态转储动态转储动态转储是指转储期间允许对数据库进行存取或动态转储是指转
12、储期间允许对数据库进行存取或修改,即转储和用户事务可以并发执行。动态转修改,即转储和用户事务可以并发执行。动态转储克服了静态转储的缺点,但除了转储数据库的储克服了静态转储的缺点,但除了转储数据库的数据以外,还必须把转储期间各事务对数据库的数据以外,还必须把转储期间各事务对数据库的修改记录下来,这样才能保证把数据库恢复到某修改记录下来,这样才能保证把数据库恢复到某一时刻的一致状态。一时刻的一致状态。恢复的实现技术恢复的实现技术4转储的方式转储的方式海量转储海量转储海量转储指每次转储全部数据库。海量转储指每次转储全部数据库。增量转储增量转储增量转储指每次只转储上一次转储后更新过的数增量转储指每次只
13、转储上一次转储后更新过的数据。据。恢复的实现技术恢复的实现技术转储状态转储状态动态转储动态转储静态转储静态转储转储转储方式方式海量转储海量转储动态海量转储动态海量转储静态海量转储静态海量转储增量转储增量转储动态增量转储动态增量转储静态增量转储静态增量转储转储计划的例子转储计划的例子23:00海量增量增量海量增量增量增量周日周日周一周一周二周二周三周三周四周四周五周五周六周六恢复的实现技术恢复的实现技术登录日志文件登录日志文件日志文件是用来记录事务对数据库的更新日志文件是用来记录事务对数据库的更新操作的文件。日志文件主要有两种格式:操作的文件。日志文件主要有两种格式:以记录为单位的日志文件和以数
14、据块为单以记录为单位的日志文件和以数据块为单位的日志文件。位的日志文件。以记录为单位的日志文件记录的内容包括:以记录为单位的日志文件记录的内容包括:各个事务的开始标记各个事务的开始标记各个事务的结束标记各个事务的结束标记各个事务的所有更新操作各个事务的所有更新操作恢复的实现技术恢复的实现技术上述内容均作为日志文件中的一个日志记录,每上述内容均作为日志文件中的一个日志记录,每个日志记录的内容包括:个日志记录的内容包括:事务标识(标明是哪个事务)事务标识(标明是哪个事务)操作的类型(插入、删除或修改)操作的类型(插入、删除或修改)操作对象(记录的内部标识)操作对象(记录的内部标识)更新前数据的旧值
15、(对插入操作,此项为空)更新前数据的旧值(对插入操作,此项为空)更新后数据的新值(对删除操作,此项为空)更新后数据的新值(对删除操作,此项为空)对于以数据块为单位的日志文件,日志记录对于以数据块为单位的日志文件,日志记录的内容包括事务标识以及更新前和更新后的的内容包括事务标识以及更新前和更新后的数据块。数据块。日志记录的例子日志记录的例子4T0,starts4T0,A,1000,9504T0,B,2000,20504T0,commit恢复的实现技术恢复的实现技术4日志文件的作用日志文件的作用日志文件可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢日志文件可以用来进行事务故障恢复和系统故障恢复,并协助后备副
16、本进行介质恢复。其具体作用是:复,并协助后备副本进行介质恢复。其具体作用是:事务故障和系统故障恢复必须使用日志文件。事务故障和系统故障恢复必须使用日志文件。在动态转储方式中必须建立日志文件,后备副本在动态转储方式中必须建立日志文件,后备副本和日志文件综合起来才能保证备份的一致性,和和日志文件综合起来才能保证备份的一致性,和有效地恢复数据库。有效地恢复数据库。在静态转储方式中,也可以建立日志文件。当数在静态转储方式中,也可以建立日志文件。当数据库发生故障时,用后援副本把数据库恢复到转据库发生故障时,用后援副本把数据库恢复到转储结束时的正确状态,然后利用日志文件重做已储结束时的正确状态,然后利用日
17、志文件重做已完成的事务,把数据库恢复到故障前的正确状态。完成的事务,把数据库恢复到故障前的正确状态。恢复的实现技术恢复的实现技术4登记日志文件登记日志文件为保证数据库是可恢复的,登记日志文件为保证数据库是可恢复的,登记日志文件时必须遵循两条原则:时必须遵循两条原则:登记的次序严格按并发事务执行的时间顺序。登记的次序严格按并发事务执行的时间顺序。必须先写日志文件,后写数据库。必须先写日志文件,后写数据库。恢复策略恢复策略4事务故障的恢复事务故障的恢复事事务务故故障障是是指指事事务务在在运运行行至至正正常常终终止止点点之之前前被被终终止止。事事务务故故障障的的恢恢复复是是由由系系统统自自动动完完成
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